Предложено новое “солнечное” объяснение механизма потери атомов водорода из верхних слоев атмосферы Марса

Физики из России и Германии предложили объяснение новым данным с марсианских спутников, зафиксировавших «бегство» атомов водорода из верхних слоев атмосферы в космическое пространство. Разработанная модель хорошо согласуется с наблюдениями и позволяет объяснить ряд ранее непонятных явлений в атмосфере Марса. Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters. Марсианская атмосфера холодна и разрежена, напоминая этим земную на больших высотах. При таких условиях вода находится не в жидкой фазе, а образует облака, состоящие из мелких кристалликов льда. На Земле подобные облака возникают на высоте 6 км от поверхности и называются перистыми. Поскольку эти кристаллики достаточно тяжелы, основная масса воды сосредоточена в нижнем слое атмосферы, толщина которого составляет порядка 60 км. Однако данные, полученные от американского спутника MAVEN (от  Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN — «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») и космического телескопа «Хаббл», свидетельствуют о периодическом потоке атомов водорода, покидающих планету. Единственным их источником может быть вода, распадающаяся в верхних слоях атмосферы (70–80 км от поверхности) под воздействием ультрафиолета на кислород и водород.

Читать далее

Разработана новая конструкция нанопатч-антенны с увеличенной в 330 раз интенсивностью излучения

Физики из МФТИ и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН предложили новую конструкцию оптических антенн для нанофотонных устройств — на основе серебряных наночастиц и кадмиевых квантовых точек, которые испускают более яркое люминесцентное излучение и при этом обладают меньшим временем реакции. Кроме того, ученые предложили новый способ получения микроизображений антенн, позволяющий обойтись без использования метода «темного поля». Работа опубликована в журнале Nanotechnology. Современная электроника основана на использовании электронов в качестве носителей информации, однако классические медные провода и дорожки на чипах уже не могут передавать информацию с достаточной для современных процессоров скоростью. Переход от электронов к фотонам может решить эту проблему. Нанофотонные устройства представляют интерес для применения в области цифровых технологий — в крупных дата-центрах, для мобильных сенсорных устройств, а также для аналоговых оптических сопроцессоров. Ключевой компонент таких устройств — наноантенна, способная принимать излучение определенной длины волны и преобразовывать его — менять частоту, амплитуду или направление.

Читать далее

В МФТИ разработали технологию для воссоздания изображений, возникающих в головном мозге, по его электрической активности

Исследователи российской ГК «Нейроботикс» и Лаборатории нейроробототехники МФТИ научились воссоздавать по электрической активности мозга изображения, которые человек видит в данный момент. Это позволяет создавать новый тип устройств для постинсультной реабилитации, управляемых сигналами мозга. Препринт работы доступен на bioRxiv. Для развития методов лечения когнитивных нарушений, постинсультной реабилитации и создания устройств, управляемых мозгом, необходимо понять то, как мозг кодирует информацию. Ключевая задача для понимания принципов его работы — исследование активности мозга, возникающей при визуальном восприятии информации. Все существующие решения в области распознавания изображений по сигналам мозга используют функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) или анализ сигнала, получаемого непосредственно с нейронов. Особенности этих методов ограничивают их применение в клинической практике и повседневной жизни. Интерфейс «мозг — компьютер», созданный командой ученых из МФТИ и «Нейроботикс», напротив, использует электроэнцефалограмму (далее ЭЭГ), снимаемую с поверхности головы, и нейросети. Эта разработка с помощью ЭЭГ в режиме реального времени реконструирует кадры из видео, которое смотрит человек.

Читать далее

В МФТИ нашли способ получения новых типов энергонезависимых ячеек памяти

Фото. Команда ученых, проводивших эксперимент, возле современной установки для высокоэнергетической рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии на синхротроне PETRA III, Гамбург. Слева направо: Андрей Глосковский, Юрий Матвеев, Дмитрий Негров, Виталий Михеев и Андрей Зенкевич. Предоставлено Андреем Зенкевичем. Прорыв на пути к созданию новых типов энергонезависимых ячеек памяти совершила группа исследователей из лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ и коллеги, работающие в Германии и США. Ученым удалось создать уникальную методику измерения распределения электрического потенциала внутри так называемого сегнетоэлектрического конденсатора — основы элементов памяти будущего, которые будут работать на порядок быстрее сегодняшних флешек или твердотельных дисков и выдерживать в миллион раз больше циклов перезаписи. Работа опубликована в Nanoscale, одном из авторитетных научных журналов в области физики твердого тела, наноструктур и материаловедения.

Читать далее

Разработано магнитное покрытие для создания миниатюрных роботов, управляемых магнитным полем

Иллюстрация: Xiong Yang et al. / Science Robotics, 2020. Китайские ученые разработали магнитное покрытие, которое можно наносить на многие материалы. Это позволяет создавать миниатюрных роботов, управляемых магнитным полем — при том одновременно «программировать» можно каждый отдельный участок. Инженеры сконструировали несколько моделей роботов и успешно проверили работоспособность одного из них в желудке кролика. Статья недавно опубликована в журнале Science Robotics. Роботы размером с насекомых могут помочь там, куда человек проникнуть не в состоянии — например, в живые органы. Чтобы научить таких роботов передвигаться, ученые используют множество естественных моделей движения: шагания пауков, реактивные сокращения тела медуз и ползание червей и змей. Пока что, однако, крайне сложно обеспечить полностью автономную систему с собственной системой питания и управлением. А потому миниатюрных роботов, как правило, делают на основе пассивных конструкций, которыми можно управлять внешними стимулами, например, магнитным полем.

Читать далее

К юбилею открытия графена: суперматериал для всего, история и перспективы

Уже более десяти лет назад  в рамках нобелевской недели были объявлены лауреаты премии по физике. В тот день главная научная премия была присуждена за передовые опыты с первым двумерным материалом — графеном. Для всех нас это событие не могло стать рядовым, так как премию получили россияне, выпускники Московского физико-технического института Андрей Гейм и Константин Новоселов, которые в тяжелые для нашей страны 1990-е годы уехали работать за рубеж. Примечательным это событие стало еще и потому, что открытие нашими учеными удивительных свойств принципиально нового материала было сделано всего за шесть лет до присуждения премии. О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — в авторской колонке (на сайте Будущее России) заместителя директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидата физико-математических наук Алексея Арсенина. Итак, Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию всего спустя шесть лет после открытия свойств графена. Это открытие нельзя назвать запланированным. Изначально Андрей Гейм ставил задачу получения тончайшей пленки графита, настолько тонкой, насколько это возможно.

Читать далее

Новым квазичастицам, которые обнаружили в графене, дали название фермионов Брауна-Зака

Ученые обнаружили новый тип квазичастиц в графене, которые назвали фермионами Брауна-Зака. По своему поведению в магнитном поле они отличаются от дираковских фермионов, имеют высокую подвижность и длину свободного пробега, превышающую несколько микрометров. Работа опубликована  в известном журнале Nature communications. Свободные электроны в магнитном поле подчиняются законам классической физики: если направление поля перпендикулярно направлению движения электрона, то его траектория закручивается и он начинает двигаться по окружности. Если проекция скорости электрона на направление магнитного поля не нулевая, то траектория частицы представляет собой спираль вдоль направления поля. Причем чем сильнее магнитное поле, тем сильнее в нем закручивается траектория электрона. Только при нулевых или очень слабых полях электроны могут двигаться по прямым или баллистическим траекториям. Электроны в кристаллической решетке ведут себя немного сложнее, чем свободные, из-за наличия периодического потенциала самой решетки (его движение рассматривается как движение квазичастицы).

Читать далее

Раскрыта тайна образования периодических параллельных борозд на поверхности известняковых склонов

Иллюстрация: Adrien Gúerin et al. / Physical Review Letters, 2020. Французские физики установили, что желобковые карры — периодические параллельные борозды на известняковых склонах — образуются благодаря стеканию тонких слоев воды, в которых развивается гидродинамическая неустойчивость. Из-за нее растворение поверхности минерала происходит с разной скоростью в разных точках склона, что в конечном итоге приводит к появлению вертикальных канавок шириной в несколько десятков сантиметров, пишут ученые в Physical Review Letters. Под действием дождя на известняковых склонах часто образуются желобковые карры — вертикальные бороздки шириной в несколько десятков сантиметров. Водная эрозия ведет к медленному растворению известняка и других водорастворимых минералов, например гипса или каменной соли: при контакте с водой ионы переходят в раствор и уносятся потоком, оставляя углубления на изначально плоской поверхности камня. Интересно, что появляются такие канавки на довольно крутых склонах, вода по которым стекает не отдельными каплями или струями, а сплошным потоком, полностью покрывая поверхность горной породы.

Читать далее

Тайны цветов обитаемых миров вселенной: популярно о самом главном

«Вот тут мы и живём. На голубой точке», — сказал Карл Саган после выхода его знаменитой фотографии “бледно-голубая точка“. Фотографию сделал космический зонд Voyager 1 14 февраля 1990 года с расстояния в 6 млрд км. По сей день эта фотография остаётся самой дальней фотографией Земли. В феврале этого года ей исполнилось 30 лет, в честь чего её обработали, используя современные цифровые методы, и получили ещё более впечатляющее изображение. Бледно-голубая точка или синий шарик – в любом случае наша планета ассоциируется с синим цветом. И поскольку Земля – единственная из известных нам обитаемых планет, разумно предположить, что и другие обитаемые планеты будут голубыми. Однако на самом деле всё не так просто. Что такое цвет? Астрономы подразумевают под цветом интенсивность света определённой длины волны. Свет – это электромагнитное излучение (ЭМИ), перемещающееся в пространстве, будто волны на поверхности воды. Длина волны определяет цвет. К примеру, ЭМИ с длиной волны около 450 нм кажется нам синим. Однако то, что люди считают цветом, на самом деле обозначает лишь небольшую часть всех длин волн электромагнитного спектра.

Читать далее